基于ARM的嵌入式车床数控系统与开发.

基于ARM的嵌入式车床数控系统与开发

传统的中、低档数控车床在结构上往往采用8/16位单片机加精插补器,以获得较高的性价比。随着嵌入式系统的迅速发展,高性能的32位CPU已经普及,以ARM为代表的32位微处理器速度快、功能强、价格低,完全可以开发出具有更高性价比的嵌入式数控系统。本文旨在研究和设计一种基于ARM7的嵌入式数控车床控制系统。本文首先通过对嵌入式技术和数控技术的全面分析,选择确定了车床嵌入式数控系统的软硬件平台。硬件平台以ARM7系列微处理器

LPC2220为核心,基于可编程逻辑器件CPLD实现精插补器,并配以必要的外围电路。软件平台以源代码公开的μC/OS-Ⅱ实时操作系统为基础,开发系统所需的

驱动程序和应用软件。规划设计了基于μC/OS-Ⅱ的车床数控系统控制任务划

分以及各任务模块间的通讯协调机制。控制任务划分为7个:主控、液晶显示、文件系统服务、数控程序解释、速度处理、插补和逻辑控制;利用μC/OS-Ⅱ提

供的邮箱、信号量等服务机制,有效实现了任务与任务、任务与中断之间的通信与同步。此外,本文还研究了系统程序解释的实现方法。首先,基于有限状态机(DFA)的分析策略构造了数控程序解释的词法分析器,把程序的字符流转换为内

部标记流,然后对程序进行语法和语义分析,最后翻译成速度处理和逻辑控制所

需要的数据结构。重点分析了子程序调用和返回的机制及其实现方法。最后,介绍了系统的软硬件开发工具和调试方法。软硬件测试表明,该嵌入式车床数控系统可满足预期目标。

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三种常用的嵌入式操作系统分析与比较

三种常用的嵌入式操作系统分析与比较 摘要：提要三种常用的嵌入式操作系统——Palm OS、Windows CE、Linux；在此基础上、分析、比较这三种嵌入式操作系统，给出它们之间的异同点及各自的适用范围。 1 嵌入式系统与嵌入式操作系统 1.1 嵌入式系统 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是具体产品同步进行；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。 1.2 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统EOS （Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而方的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点： ①可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 ②强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 ③统一的接口。提供各种设备驱动接口。

基于嵌入式技术的数控系统开发设计

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/8418956507.html, 基于嵌入式技术的数控系统开发设计 作者：卜伶俐 来源：《电子技术与软件工程》2017年第12期 目前由于科学技术的快速发展使制造业及机械加工业中各类设备机械也得到了快速的发展，目前在机床应用中其数控系统的开发及设计都得到了极大的进步。在机械加工制造业中进行数控系统的开发与设计主要是为了提高机械自动化水平，通过控制程序来实现标准化、智能化作业。虽然数控系统开发与设计已经得到了不错的发展，但是在实际应用中其仍然存有一定的局限，为此以下则对嵌入式技术在数控系统中应用的特点及优势进行分析，探讨其在实际中的应用价值。 【关键词】嵌入式技术数控系统开发设计 在机械加工制造业中，一些复杂的、精度要求高、质量要求高的产品零件必须要由高精机械设备来进行加工，为了保证这些产品的质量用来加工的设备必须要由计算机数控系统来进行加工控制。但是在数控系统（CNC）应用中存在的一个问题就是不同生产厂家所开发出的CNC之间无法兼容，虽然此问题并不影响产品的生产及设备的单独使用，但是在通讯传输上 存在的缺陷限制了数控系统联合应用的性能，并不利于加工生产的多种需求。 1 数控系统的特点 数字控制（Numericcontrol，简称NC）是随着我国计算机技术变革，以微处理器发展为核心，形成的基于微型或小型计算机应用的数控系统，又称为计算机数字控制系统（Computernumericcontrol，简称CNC）。数控系统的一般工作原理是，将录入的零件加工信息进行数字化指令的转换，根据保存的数字化指令对加机床下达工作的命令，车床完成对零件的加工。上世纪80年代起，由于数位微处理器的发展迅速，也大大提高了PC端在人机交互、数据的计算和处理方面的速度。而我国在目前的情况来看，基于PC的开放式数控技术，不仅在技术层面得到了发展，在多样化领域中（如PC+NC二者相互嵌入的模式，NC中继承PC全软件的结构等）发展都十分迅速。 尽管在现代社会中不论PC还是NC都得到了迅速的发展，但是不能否认，在进行制造方面，两者的结构还都比较复杂，制造成本也较为昂贵，因此并不能满足大规模控制的应用需求。而在其他方面如NC中硬件系统功能的操作性等方面也有待加强。目前网络技术的不断发展，网络化的数字控制系统技术也在逐渐成为未来数控系统的主要发展方向。 2 嵌入式技术 将控制程序存储在只读内存（Read-OnlyMemory，简称ROM）中，用来作为相关设备中控制系统的一部分，这种技术就被称之为嵌入式技术。虽然看起来嵌入式技术十分复杂，但是

嵌入式数控系统介绍

第一章嵌入式数控系统介绍 随着嵌入式处理器的广泛使用，数控装置中也采用了嵌入式微处理器，这种数控系统在市场上被称为嵌入式数控系统。采用了嵌入式处理器的数控装置和先前的数控装置在功能上相似，不过由于嵌入式处理器强大的计算能力和扩展能力，嵌入式数控系统的计算速度更快，与外界的接口也更丰富。图1所示为嵌入式数控系统的结构框图 图1 嵌入式数控系统结构框图 嵌入式处理器是整个系统运算和控制中心，种类很多，比较常用的有ARM、嵌入式X86、MCU等。可编程计算部件是指现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）等可编程计算资源。嵌入式处理器中集成了LCD控制器，它提供与液晶显示器的接口，通过这个接口可以直接驱动液晶显示屏。嵌入式处理器中还集成了USB客户端控制器，方便实现USB客户端接口。嵌入式处理器中的以太网模块还可以实现数控系统的联网功能。

1.1 嵌入式系统的定义 定义可从几方面来理解嵌入式系统： ◆嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。 ◆嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。 ◆嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。 实际上，嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难以给它下一个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上指近些年比较热的具有操作系统的嵌入式系统。 一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。

基于Linux嵌入式操作系统的研究

基于Linux 嵌入式操作系统的研究 李红卫１，潘瑜１，王树亮２，薛小锋１ （１．江苏技术师范学院计算机科学与工程学院，江苏常州２１３００１； ２．江苏技术师范学院图书馆，江苏常州２１３００１） 摘要：从Ｌｉｎｕｘ内核实时性、实时调度策略以及时钟细粒度定时器三个方面，对Ｌｉｎｕｘ嵌入式实时化技术进行了探讨。在内核中插入抢占点或采用双内核系统，改善Ｌｉｎｕｘ的实时性能；通过动态优先级提高实时任务的调度性能；通过增加时钟中断频率或采用实时时钟一次性模式，实现时钟细粒度。 关键词：Ｌｉｎｕｘ；嵌入式系统；实时性；进程调度 中图分类号：ＴＰ３１６．２文献标识码：Ａ ０引言 嵌入式系统是集软硬件于一体可独立工作的计算机系统，它通常是更大系统中一个完整的部分［１］。 在早期的嵌入式系统设计中一般不包含操作系统，但当系统越来越复杂、应用范围越来越广泛时，没有操作系统已成为系统开发的最大障碍；因此，在嵌入式系统的发展中，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的出现改变了以往嵌入式软件设计只能针对具体的应用从头做起，使嵌入式系统的开发方法更具科学性；同时，采用嵌入式操作系统提高了系统的开发效率，减少了开发的工作量，增强了软件的可移植性。操作系统成为嵌入式系统的核心，是一个时代的特征，也是嵌入式系统从简单的单片机、微处理器走向愈来愈复杂的嵌入式ＳＯＣ和ＣＰＵ的自然体现［２］。开源Ｌｉｎｕｘ操作系统的出现，给嵌入式操作系统的发展带来生机，将Ｌｉｎｕｘ应用于嵌入式系统开发环境中已十分广泛；但就目前而言，嵌入式Ｌｉｎｕｘ的研究成果与市场的真正需求仍有一段差距，还需要在嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的实时性、进程调度等方面对其进行不断的改进和完善。 １改造Ｌｉｎｕｘ为嵌入式操作系统的分析 实时系统最重要的特征是实时性，实时性是指系统对外部事件的响应和处理要在一个给定的时间内 完成，即计算必须在到达死线（ｄｅａｄｌｉｎｅ）前完成［１］。根据丢失死线的容忍程度可将实时系统分为硬实时系 统和软实时系统：硬实时系统必须保证任务在到达死线之前完成，丢失死线将会引发灾难；软实时系统能保证任务在死线之前完成，但死线的丢失并不会带来致命的错误。 在大多数嵌入式系统应用中往往要求系统具有实时性。虽然Ｌｉｎｕｘ是一个分时操作系统，但其符合ＰＯＳＩＸ１００３．１ｂ关于实时扩展部分的标准，尤其Ｌｉｎｕｘ２．６的推出给嵌入式系统以及实时系统的应用带来生机。将Ｌｉｎｕｘ改造为嵌入式实时操作系统具有（１）Ｌｉｎｕｘ功能强大、（２）开放源码、（３）支持多种硬件平台、（４） 收稿日期：２００６－０２－２１；修回日期：２００６－０４－０３ 基金项目：江苏技术师范学院科研基金资助项目（ＫＹＹ０４００１） 作者简介：李红卫（１９６６－），男，山西阳城人，江苏技术师范学院计算机科学与工程学院副教授。 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＪＩＡＮＧＳＵＴＥＡＣＨＥＲＳＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ江苏技术师范学院学报 Ａｐｒ．，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．２２００６ ２００６年４月第１２卷第２期

开放式数控系统介绍

开放式数控系统概述 １.传统的数控系统存在的问题 标准的软件化、开放式控制器是真正的下一代控制器。传统的数控系统采用专用计算机系统,软硬件对用户都是封闭的,主要存在以下问题: （１）由于传统数控系统的封闭性,各数控系统生产厂家的产品软硬件不兼容，使得用户投资安全性受到威胁,购买成本和产品生命周期内的使用成本高。同时专用控制器的软硬件的主流技术远远地落后于PC的技术，系统无法“借用”日新月异的ＰC技术而升级。 （２）系统功能固定，不能充分反映机床制造厂的生产经验,不具备某些机床或工艺特征需要的性能，用户无法对系统进行重新定义和扩展,也很难满足最终用户的特殊要求。作为机床生产厂希望生产的数控机床有自己的特色以区别于竞争对手的产品，以利于在激烈的市场竞争中占有一席之地，而传统的数控系统是做不到的。 (3）传统数控系统缺乏统一有效和高速的通道与其他控制设备和网络设备进行互连，信息被锁在“黑匣子”中，每一台设备都成为自动化的“孤岛”,对企业的网络化和信息化发展是一个障碍。 (4）传统数控系统人机界面不灵活,系统的培训和维护费用昂贵。许多厂家花巨资购买高档数控设备,面对几本甚至十几本沉甸甸的技术资料不知从何下手。由于缺乏使用和维护知识,购买的设备不能充分发挥其作用。一旦出现故障，面对“黑匣子” 无从下手,维修费用十分昂贵。有的设备由于不能正确使用以致于长期处于瘫痪状态,花巨资购买的设备非但不能发挥作用反而成了企业的沉重包袱。 在计算机技术飞速发展的今天,商业和办公自动化的软硬件系统开放性已经非常好，如果计算机的任何软硬件出了故障，都可以很快从市场买到它并加以解决，而这在传统封闭式数控系统中是作不到的。为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向

基于ARM微处理器的嵌入式数控系统

测控技术概论 （大作业） 学期：2011-2012-1学期学院：自动化工程学院专业：测控技术与仪器班级：测控102班 XX：王杰 学号：1007250234 提交日期：2011年10月10日

一、综述 题目:基于ARM 微处理器的嵌入式数控系统 学生XX:王杰 摘要:ARM 是一种高性能、低功耗的微处理器。采用ARM 开发机床数控系统可以降低硬件成本、提高系 统集成度、增强稳定性,它相对于PC平台具有更多的优势。因此,采用ARM 为硬件平台开发数控 系统是一个不错的选择。Ma sterCAM 后置处理文件PST文件的高级编程方法。给出了PST文件的语法特点,在此 基础上,针对Ma sterCAM 二维轮廓加工方式的后置处理中的缺陷,修改了相应的后置处理算法。实践证明,该方法正确有效。 关键词:ARM 嵌入式数控系统MasterCAM生成数控程序 引言:目前,ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高打印机、数字照相机和数字摄像机等。这些成功的运用为将数控系统软件移植到ARM9微处理器奠定了良好的基础。 1 基于ARM 微处理器嵌入式数控系统的硬件结构 目前,世界上的ARM9系列微处理器有许多种品牌,现以三星公司的ARM9处理器SBC - 2410芯片为例进行说明。SBC - 2410使用ARM920T核,内部带有全性能的MMU (内存处理单元) ,它适用于设计工控产品和移动手持设备类产品,具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性。基于SBC - 2410芯片本身的各种特点,主板采用6层板设计,该SBC - 2410主板在尽可能小的板面上(120 mm×90 mm ) 集成了64M SDRAM、64M NandFlash、1M Boot Flash、RJ - 45网卡、音频输入与输出、USB Host、USB slave、标准串口、SD卡插座、用户按键和一些用户

基于ARM的嵌入式车床数控系统与开发.

基于ARM的嵌入式车床数控系统与开发 传统的中、低档数控车床在结构上往往采用8/16位单片机加精插补器,以获得较高的性价比。随着嵌入式系统的迅速发展,高性能的32位CPU已经普及,以ARM为代表的32位微处理器速度快、功能强、价格低,完全可以开发出具有更高性价比的嵌入式数控系统。本文旨在研究和设计一种基于ARM7的嵌入式数控车床控制系统。本文首先通过对嵌入式技术和数控技术的全面分析,选择确定了车床嵌入式数控系统的软硬件平台。硬件平台以ARM7系列微处理器 LPC2220为核心,基于可编程逻辑器件CPLD实现精插补器,并配以必要的外围电路。软件平台以源代码公开的μC/OS-Ⅱ实时操作系统为基础,开发系统所需的 驱动程序和应用软件。规划设计了基于μC/OS-Ⅱ的车床数控系统控制任务划 分以及各任务模块间的通讯协调机制。控制任务划分为7个:主控、液晶显示、文件系统服务、数控程序解释、速度处理、插补和逻辑控制;利用μC/OS-Ⅱ提 供的邮箱、信号量等服务机制,有效实现了任务与任务、任务与中断之间的通信与同步。此外,本文还研究了系统程序解释的实现方法。首先,基于有限状态机(DFA)的分析策略构造了数控程序解释的词法分析器,把程序的字符流转换为内 部标记流,然后对程序进行语法和语义分析,最后翻译成速度处理和逻辑控制所 需要的数据结构。重点分析了子程序调用和返回的机制及其实现方法。最后,介绍了系统的软硬件开发工具和调试方法。软硬件测试表明,该嵌入式车床数控系统可满足预期目标。 同主题文章 【关键词相关文档搜索】：机械电子工程; 嵌入式车床数控系统; ARM; CPLD; μC/OS-Ⅱ; 程序解释 【作者相关信息搜索】：南京航空航天大学;机械电子工程;游有鹏;杨军;

几种主流嵌入式操作系统分析

几种主流嵌入式操作系统分析 1．嵌入式Linux 嵌入式Linux（Embedded Linux）是指对标准Linux经过小型化裁剪处理之后，能够固化 在容量只有几KB或者几MB 字节的存储器芯片或者单片机中，是适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux操作系统。在目前已经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。 这与它自身的优良特性是分不开的。 嵌入式Linux 同Linux 一样，具有低成本、多种硬件平台支持、优异的性能和良好的网络支持等优点。另外，为了更好地适应嵌入式领域的开发，嵌入式Linux 还在Linux 基础上 做了部分改进，如下所示。 ? 改善的内核结构 Linux 内核采用的是整体式结构（Monolithic），整个内核是一个单独的、非常大的程序，这____________样虽然能够使系统的各个部分直接沟通，提高系统响应速度，但与嵌入式系统存储容量小、 资源有限的特点不相符合。因此，在嵌入式系统经常采用的是另一种称为微内核（Microkernel） 的体系结构，即内核本身只提供一些最基本的操作系统功能，如任务调度、内存管理、中断 处理等，而类似于文件系统和网络协议等附加功能则运行在用户空间中，并且可以根据实际 需要进行取舍。这样就大大减小了内核的体积，便于维护和移植。 ? 提高的系统实时性 由于现有的Linux 是一个通用的操作系统，虽然它也采用了许多技术来加快系统的运行 和响应速度，但从本质上来说并不是一个嵌入式实时操作系统。因此，利用Linux 作为底层 操作系统，在其上进行实时化改造，从而构建出一个具有实时处理能力的嵌入式系统，如RT-Linux 已经成功地应用于航天飞机的空间数据采集、科学仪器测控和电影特技图像处理等 各种领域。 嵌入式Linux 同Linux 一样，也有众多的版本，其中不同的版本分别针对不同的需要在内核等方面加入了特定的机制。嵌入式Linux 的主要版本如表4.1所示。 表4.1 嵌入式Linux主要版本 版本简单介绍 μCLinux 开放源码的嵌入式Linux 的典范之作。它主要是针对目标处理器没有存储管理单元 MMU，其运行稳定，具有良好的移植性和优秀的网络功能，对各种文件系统有完备 的支持，并提供标准丰富的API RT-Linux 由美国墨西哥理工学院开发的嵌入式Linux硬实时操作系统。它已有广泛的应用 Embedix 根据嵌入式应用系统的特点重新设计的Linux发行版本。它提供了超过25种的Linux 《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第4章、嵌入式系统基础 系统服务，包括Web服务器等。此外还推出了Embedix的开发调试工具包、基于图 形界____________面的浏览器等。可以说，Embedix是一种完整的嵌入式Linux解决方案

嵌入式数控机床的设计与实现通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD793 嵌入式数控机床的设计与实现通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

嵌入式数控机床的设计与实现通用 版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 数控技术是各种先进制造技术的奠基石，是一个国家先进制造技术发展的重要基础，也是制造业信息化的重要保证。在科学技术发展的带动下，数控技术已经随着制造业的发展，成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。本文结合数控技术的发展以及嵌入式数控系统的研究，对嵌入式数控机床的进行了设计和实现。 随着经济的发展，制造业逐渐成为影响国民经济的主要行业，而制造技术的先进性则成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。作为各种先进制造技术的基础，数控技术的发展对于社会的发展和稳定起着越来越重要的作用。但是，就目前来看，我国传统的数控机床还存在诸多的问题，与发达国家相比存在着较大的差距，需要对相应的技术进行更新，切实提高数控机床的技术水平。 数控机床的发展 数控机床，是对数值控制机床的简称，指一种装有程序控制系统的自动化机床。其中，数控装置、检测装置以

嵌入式数控机床的设计与实现参考文本

嵌入式数控机床的设计与实现参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

嵌入式数控机床的设计与实现参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 数控技术是各种先进制造技术的奠基石，是一个国家 先进制造技术发展的重要基础，也是制造业信息化的重要 保证。在科学技术发展的带动下，数控技术已经随着制造 业的发展，成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。本 文结合数控技术的发展以及嵌入式数控系统的研究，对嵌 入式数控机床的进行了设计和实现。 随着经济的发展，制造业逐渐成为影响国民经济的主 要行业，而制造技术的先进性则成为衡量一个国家现代化 水平的重要标志。作为各种先进制造技术的基础，数控技 术的发展对于社会的发展和稳定起着越来越重要的作用。 但是，就目前来看，我国传统的数控机床还存在诸多的问 题，与发达国家相比存在着较大的差距，需要对相应的技

术进行更新，切实提高数控机床的技术水平。 数控机床的发展 数控机床，是对数值控制机床的简称，指一种装有程序控制系统的自动化机床。其中，数控装置、检测装置以及机床主体是构成数控机床的三个主要部分。 数控机床发展历程与计算机和微电子技术的发展是密不可分的，主要包括以下4个发展阶段：硬件数控、计算机数控、高精度CNC以及开放式CNC。在当前的发展形势下，嵌入式系统的应用使得数控机床有了新的发展。 嵌入式数控系统概述 2.1.嵌入式系统 嵌入式系统，主要是指以计算机技术为基础，以功能应用为中心，可以对软件和硬件进行裁剪的专用计算机系统优化，具有功能齐全、能耗小、体积小、成本低、可靠性高等特点，在多个领域都得到了广泛应用。

嵌入式操作系统的种类与特点

1.3.1 嵌入式操作系统的种类、特点与发展 1．嵌入式操作系统的种类 一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类： 非实时操作系统：面向消费电子产品等领域，这类产品包括个人数字助理（PDA）、移动电话、机顶盒、电子书等。 实时操作系统RTOS（Real-Time Embedded Operating System）：面向控制、通信等领域，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系统软件公司的qnx等。 （1）非实时操作系统 早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念，程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备。在这种情况下，通常把嵌入式程序分成两部分，即前台程序和后台程序。前台程序通过中断来处理事件，其结构一般为无限循环；后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。这就是通常所说的前后台系统。一般情况下，后台程序也叫任务级程序，前台程序也叫事件处理级程序。在程序运行时，后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作。对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成，仅在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，经过后台程序的调度，转由前台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其它中断。 实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，即是平等的，而且任务的执行又是通过FIFO队列排队，因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理。另外，由于前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其它任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单，几乎不需要RAM/ROM的额外开销，因而在简单的嵌入式应用被广泛使用。 （2）实时操作系统 所谓实时性，就是在确定的时间范围内响应某个事件的特性。而实时系统是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间有关。“在确定的时间内”是该定义的核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。 实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型：软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成；而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通常，大多数实时系统是两者的结合。实时应用软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性。实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。 从某种意义上说，没有操作系统的计算机（裸机）是没有用的。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。 操作系统的实时性在某些领域是至关重要的，比如工业控制、航空航天等领域。想像飞机正在空中飞行，如果嵌入式系统不能及时响应飞行员的控制指令，那么极有可能导致空难事故。有些嵌入式系统应用并不需要绝对的实时性，比如PDA播放音乐，个别音频数据丢失并不影响效果。这可以使用软实时的概念来衡量。

数控系统的国内外发展及应用现状69465

数控技术大作业题目数控系统的国内外发展及应用现状 专业 学号 学生 指导教师 提交日期2012年5月21日

摘要 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 关键词：数控系统开放式研究现状发展趋势

目录 一、国外数控系统现状 (4) 1.美国A- B 公司 (4) 2.日本FANUC公司 (5) 3.德国SIEMENS公司 (6) 二、国内数控系统现状 (7) 1.华中数控 (7) 2.广州数控 (9) 3.北京航天数控 (9) 三、国内外数控系统比较 (10) 四、结论 (10) 参考文献 (11)

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952 年美国麻省理工学院研制出第1 台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由第一代电子管的硬联接数控发展到第五代MPCNC的软联接数控。 数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 一、国外数控系统现状 国外数控系统发展总体趋势如下：1.新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发 展。2.驱动装置向交流、数字化方向发展。3.增强通信功能，向网络化发展。4.数控系统在控制性能上向智能化发展。 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。下面对几个主要系统进行功能介绍与应用分析。 1.美国A- B 公司 美国Allen-Bradley(简称A-B公司)，在首先推出CNC系统7300系统后，80年代又开发出8200，8400，8600系列。 其中A-B8600系列是适用于各种加工设备的柔性CNC系统，通过软硬件的不同配置可派生出四个类型和三种不同档次的产品。四种类型是8600T/车床，8600TC/车床和车削中心，8600MC/铣床和加工中心，8600CP通用型（可用于机器人等）；三种不同档次是8605,8610-10,8650-20。下面对8650-20进行详细介绍 ●8600系统为多主式, 主从结构的多微处理器CNC装置，主系统微处理器有两种规格，即标准（CPU用8086/处理器用8087）和高速(CPU用80286/处理器用8028)的两种，轴控制的CPU为8086，高速数据通道n 模块用CPU为80186。 ●系统的轴控制功能最多具有17个轴控制能力，即一个主轴控制，16个伺服轴控制，其中8个点到点的轴，8个插补轴，16个伺服轴中有10个轴可联动(其中8个插补轴，2个点到点轴)。 ●带有直线和旋转运动及圆弧插补，可在任何平面上作圆弧插补，在轮廓加工中，可自动控制进给率，自动补偿反向误差，可进行软件行程限位、刀具补偿和刀具寿命管理等。 ●反馈装置可以编码器、旋转变压器或同步感应器来实现反馈，具有所有模式的自动加减速控制。 ●CRT有显示字符和图形的功能，根据定义可对存储装置的目录显示、零件程序及输人的原始偏置值显示、毛坯余量显示，不仅可以用图形显示程序，还可用图形显示输人、输出信号的状态。

嵌入式数控机床的设计与实现(通用版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 嵌入式数控机床的设计与实现 (通用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

嵌入式数控机床的设计与实现(通用版) 数控技术是各种先进制造技术的奠基石，是一个国家先进制造技术发展的重要基础，也是制造业信息化的重要保证。在科学技术发展的带动下，数控技术已经随着制造业的发展，成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。本文结合数控技术的发展以及嵌入式数控系统的研究，对嵌入式数控机床的进行了设计和实现。 随着经济的发展，制造业逐渐成为影响国民经济的主要行业，而制造技术的先进性则成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。作为各种先进制造技术的基础，数控技术的发展对于社会的发展和稳定起着越来越重要的作用。但是，就目前来看，我国传统的数控机床还存在诸多的问题，与发达国家相比存在着较大的差距，需要对相应的技术进行更新，切实提高数控机床的技术水平。 数控机床的发展 数控机床，是对数值控制机床的简称，指一种装有程序控制系

统的自动化机床。其中，数控装置、检测装置以及机床主体是构成数控机床的三个主要部分。 数控机床发展历程与计算机和微电子技术的发展是密不可分的，主要包括以下4个发展阶段：硬件数控、计算机数控、高精度CNC以及开放式CNC。在当前的发展形势下，嵌入式系统的应用使得数控机床有了新的发展。 嵌入式数控系统概述 2.1.嵌入式系统 嵌入式系统，主要是指以计算机技术为基础，以功能应用为中心，可以对软件和硬件进行裁剪的专用计算机系统优化，具有功能齐全、能耗小、体积小、成本低、可靠性高等特点，在多个领域都得到了广泛应用。 2.2.嵌入式系统开发数控系统的优势 以当前嵌入式Linux系统为基础，对数控系统进行开发，其主要优点如下： ①嵌入式Linux操作系统的源代码具有开放性的特点，适合开

嵌入式操作系统_C_OS_研究

嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于PC中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 嵌入式系统的硬件部分，包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM或闪存(Flash Memory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 一、嵌入式系统概述 嵌入式系统是指以应用为目的,嵌入于各种设备及应用产品内部的计算机系统。简单地说就是系统的应用软件与硬件一体化。这种系统具有软件代码小,高度智能化,响应速度快等特点,特别适合于要求实时的和多任务的体系。 嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX 系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(PDA)、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。 嵌入式系统的核心构件以及其历史和未来的发展趋势。嵌入式系统是一个软硬件结合的系统，微处理器和嵌入式操作系统是嵌入式系统的核心，构成了嵌入式系统发展和应用的主线。从过去的8位微控制器发展到现在的32位微控制器，从简单的无限循环结构发展到现在的多任务多线程的实时操作系统阶段，嵌入式领域已经发生了深刻的变革。这些变革是出于日益复杂的应用需要，这也预示着嵌入式系统将面临更多复杂的应用需要，也预示着嵌入式领域更加美好的未来。 二、嵌入式操作系统概述 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 嵌入式实时系统中采用的操作系统称为嵌入式实时操作系统,它既是嵌入式操作系统,又是实时操作系统。作为一种嵌入式操作系统,它具有嵌入式软件共有的可裁剪、低资源、占用、低功耗等特点;而作为一种实时操作系统,它与通用操作系统(如Windows、Unix、Linux等)相比有很大的差别,下面我们通过比较这两种操作系统之间的差距来描述实时操作系统的主要特点。 嵌入式操作系统是嵌入式技术软件的核心，嵌入式系统之上各种丰富的应用无不需要依赖一个强大的操作系统的支持。嵌入式操作系统与普通的通用操作系统间最关键的区别在于其对实时性的要求。由于嵌入式系统很多将要用于对时间响应要求非常苛刻的系统中，所以操作系统各个操作必须要有清晰的时间限制，实时性在嵌入式操作系统设计的各个功能中都必须得以充分的重视。嵌入式操作系统领域现在处于百花齐放的阶段，由于嵌入式系统本身要求多样化的特点，而且有很多东西还没有成熟和规范，故各种嵌入式操作系统有着各自侧重的应用领域，各种新的应用层出不穷。 三、嵌入式操作系统μC/OS-II体系结构分析 在对μC/OS-II性能改进之前，必须了解它的内核和存在的问题，这样才能有效的对其进行修改，由于嵌入式操作系统μC/OS-II本身也是一种实时操作系统，因此它的很多设计原理都是遵循实时操作系统理论。 μC/OS-II的内核可以分为:与内核加载运行相关的模块、任务管理模块、时间管理模块、事件控制块模块和内存管理模块。 任务状态分析 μC/OS-II控制以下的任务状态转换图，如图所示。 任务的状态转化 在任一给定的时刻，任务的状态定是处于以下几种状态之一。睡眠态，任务驻留在程序空间之中，还没有一交给μC/OS-II管理。把任务交给μC/OS-II是通过调用下述两个函数之一:OSTaskCreate（）或OS-TaskCreateExtO。一个任务可以通过调用OSTaskDelp返回到睡眠态，或通过调用该函数让另一个任务进入睡眠态。就绪态，任务一旦建立，这个任务就进入了就绪态，准备运行。任务的建立可以是在多任务运行开始之前，也可以是动态地被一个运行着的任务建立。如果一个任务是被另一个任务建立的，而这个任务的优先级高于建立它的那个任务，则这个刚刚建立的任务将立即得到CPU的控制权。运行态，调用OSStart（）可以启动多任务。OSStart（）函数运行进入就绪态的优先级最高的任务。任何时候只能有一个任务处于运行态。正在运行的任务可以通过调用OSTimeDly（）或OSTimeDIyHMSM（）两个函数之一将自身延迟一段时间，从而这个任务进入等待状态，这样下一个优先级最高的、并进入了就绪态的任务立刻被赋予了CPU的控制权。当等待的时间过去之后，系统服务函数OSTimeTick（）使被延迟的任务进入就绪态。正在运行的任务期待某一事件的发生时也要等待，通过调用OSSemPend（）或OSM-boxPend（），或OSQPend（）3个函数之一。调用后，任务进入了等待状态。当任务因等待事件被挂起，下一个优先级最高的任务立即得到了CPU 的控制权。当事件发生了，被挂起的任务进入就绪态。事件发生的消息可能来自另一个任务，也可能来自中断服务子程序。正在运行的任务是可以被中断的，CPU就进入了中断服务态(ISR)。响应中断时，正在执行的任务被挂起，ISR控制了CPU的使用权。 嵌入式操作系统μC/OS-II研究 南华大学三力高科技开发公司贺艳松 ［摘要］随着网络技术和计算机技术的高速发展，嵌入式产业迅速崛起，嵌入式系统已经越来越多地应用在各个领域之中。嵌入式操作系统作为嵌入式系统的重要组成部分，发挥着越来越重要的作用。本文主要讨论为满足嵌入式应用领域的需要，uC/OS-II操作系统的实时性研究。 ［关键词］嵌入式操作系统μC/OS-II实时性调度: 优先级反转 （下转第225页）222 ——

虚拟数控机床及开放式数控系统的研究

虚拟数控机床及开放式数控系统的研究 随着虚拟现实技术在虚拟制造系统中应用的推广，对虚拟数控机床的研究也越来越多，虚拟数控机床可以提供关键的数据到产品设计的制造性分析过程中。传统的数控机床系统虽然已经可以具备相当的精度，但其实现过程对用户是封闭的，不利于扩展；开放式数控系统应运而生，能够方便扩展数控系统的功能。 标签：虚拟数控；数控机床；开放式数控 1 虚拟数控机床及其关键技术 虚拟数控加工过程可以为产品设计提供重要的数据支持，在节省资源的同时又避免风险。虚拟数控机床技术是虚拟数控加工过程的关键步骤，具有如下特点：（1）良好的结构。虚拟数控机床和现实生活中的机床结构类似，因此在仿真机床的各项功能时不会产生结构或信息的失真。另外，虚拟机床各个模块是隔离的，可以独立地开发和工作。（2）完善的图形和数据接口。图形接口使用户体验虚拟现实的感觉，以图像形式展现机床的各种状态和参数；数据接口提供了和其他软件的交互接口。 虚拟数控机床和客户端组成了服务器/客户端网络结构，作为服务器的虚拟数控机床在接收到客户端的请求后，会调度知识库中的元知识，将客户端的请求分解为一系列的子任务，然后把每个子任务分发给相应的子模块。一般而言，虚拟数控机床系统包括四个子模块：计算模块、拓扑机构、解释器以及几何实体。计算模块完成齐次变换等计算任务，是虚拟制造过程中不可或缺的组成部分；解释器将数控代码翻译为制定机床部件等相关信息，并计算数控机床的响应；几何实体的作用是描述各机械实体的相关信息，从而方便快速建立数控机床几何模型；拓扑结构描述了各几何实体间的关系。 在虚拟数控机床的应用中，其关键技术主要包括机床环境构建、数控加工的建模以及与虚拟对象的拟实工具等。虚拟数控机床技术利用计算机等硬件和相关软件构建虚拟数据加工环境，此环境的组成部分可以囊括：（1）硬件及驱动层。立体眼镜以及实景头盔等是实现虚拟现实技术的硬件支持，为驱动这些硬件设备还需要相应的程序驱动模块，以获取和硬件设备相关的位置、姿势等视觉参数。（2）虚拟数控机床的管理层。此部分主要用于管理虚拟数控机床加工过程中的各种事件，并描述机械物体的形状及特性，一般包括特征数据库和规则库两部分。（3）工具和应用层。提供和CAD/CAM等的接口，并为用户提供人机交互接口和仿真界面。数控加工过程中涉及到的建模一般包括加工条件模型和加工过程两种。 2 虚拟数控机床系统的几何模型 虚拟数控机床的几何模型实质上是装配单元组成的装配体，也就是一个装配模型，一般包括总体结构、装配模型等方面。

嵌入式数控机床的设计与实现

编号：SY-AQ-09639 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 嵌入式数控机床的设计与实现Design and implementation of Embedded CNC machine tool

嵌入式数控机床的设计与实现 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。 数控技术是各种先进制造技术的奠基石，是一个国家先进制造 技术发展的重要基础，也是制造业信息化的重要保证。在科学技术 发展的带动下，数控技术已经随着制造业的发展，成为衡量一个国 家工业现代化的重要标志。本文结合数控技术的发展以及嵌入式数 控系统的研究，对嵌入式数控机床的进行了设计和实现。 随着经济的发展，制造业逐渐成为影响国民经济的主要行业， 而制造技术的先进性则成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。 作为各种先进制造技术的基础，数控技术的发展对于社会的发展和 稳定起着越来越重要的作用。但是，就目前来看，我国传统的数控 机床还存在诸多的问题，与发达国家相比存在着较大的差距，需要 对相应的技术进行更新，切实提高数控机床的技术水平。 数控机床的发展 数控机床，是对数值控制机床的简称，指一种装有程序控制系

统的自动化机床。其中，数控装置、检测装置以及机床主体是构成数控机床的三个主要部分。 数控机床发展历程与计算机和微电子技术的发展是密不可分的，主要包括以下4个发展阶段：硬件数控、计算机数控、高精度CNC以及开放式CNC。在当前的发展形势下，嵌入式系统的应用使得数控机床有了新的发展。 嵌入式数控系统概述 2.1.嵌入式系统 嵌入式系统，主要是指以计算机技术为基础，以功能应用为中心，可以对软件和硬件进行裁剪的专用计算机系统优化，具有功能齐全、能耗小、体积小、成本低、可靠性高等特点，在多个领域都得到了广泛应用。 2.2.嵌入式系统开发数控系统的优势 以当前嵌入式Linux系统为基础，对数控系统进行开发，其主要优点如下： ①嵌入式Linux操作系统的源代码具有开放性的特点，适合开